电话交换技术及我国电话网的发展.docx

通信原理与通信网电话交换技术与我国电话网结构的发展 课 程： 通信原理与通信网 学 院： 电子通信与物理学院 专 业： 电子与通信工程 2015 年1月11日摘要：电话网将世界上现有的几亿余部电话机相互连接，构成当代最大的通信系统。目前各国电信部门广泛利用数字程控交换技术和数字传输技术对模拟电话网进行改造，从而能够不断增设新的附加业务，提高通话质量，进一步降低设备与网路运行管理的成本。本文阐述了电话交换技术，分析了程控交换机的优点及发展趋势，并对我国电话结构的发展做了简单概述。关键字：通信网，电话网，交换技术，程控交换机1876年，美国人贝尔发明了电话。自此，人类的信息传递方式进入了电话时代。当使用电话机的用户增多之后，要使许许多多的用户中的任何一个都能与另一个通话，而其他的用户又不介入，就需要把这些用户的线路都汇接到同一地点，在那里安装一种设备来完成电话的接续功能。这种设备，就是电话交换机。一、电话交换机的发展概况1.1.人工交换1878年出现了第一台磁石式交换机，使得任何两台电话机之间的接续都由交换机来完成，大大节省了线路的投资。但是，此时的磁石电话机不但需要配备手摇发电机用于呼叫，配备干电池用子通话，而且磁石式电话交换机容量小，话务员操作和用户使用都很不方便。尔后，又发明了共电式电话交换机。共电式比磁石式的主要优点是取消了用户电话机用的干电池，所有电话机的通话电流都集中由局内的蓄电池供给。同时，又改变了呼叫方式，省去了手摇发电机。由于磁石式交换机和共电式交换机完成每次电话接续都要由话务员人工操作，所以，统称为人工交换机。人工交换机存在着接线速度慢，劳动强度大，易出差错和效率低等不足。1.2.机电交换1891年美国的史端乔(Strowger)发明了自动电话机。用户通过电话机的拨号盘控制电话局里交换机的电磁继电器动作，可以完成电话的自动接续。由此，电话交换朝着自动化的方向迈进。不久，德国人在史端乔式自动电话机交换机的基础上，对其接线器结构和电路性能方面进行了改进，产生了西门子式自动电话交换机。以上两种交换机的共同特点，是由用户电话机所拨的号盘脉冲直接控制交换机接线器的动作，一步一步地上升和旋转进行接线，故称为步进制交换机，属于直接控制方式。稍后，又出现了旋转制自动交换机，采用伺接控制方式。用户的拨号脉冲不是直接控制交换机的接线器的动作，而是由记发器记录下来，然后转发，进行选择和接续。不论是直接控制方式，还是间接控制方式，接线器均需进行上升或旋转动作，存在着噪声大，易磨损，维护工作量大等缺陷。1919年，瑞典首先研制成功一种小型的纵横制交换机并投入使用。纵横制自动电话机的出现，采甩了比较理想的接线器和高效率的公共控制方式。到了本世纪五十年代，纵横制交换系统的研制和发展，达到了比较完善成熟的阶段。在机电式交换机中，纵横制是最先进的一种。它与其他机电式交换机比较，有两个主要的特点：一是采用贵金属接点的纵横接线器作为话路接续元件；二是采用公共控制方式，即将控制功能与话路分开，集中由记发器和标志器完成。记发器和标志器成为公共控制设备，使得纵横制交换机的灵活性较高。纵横制交换机还具有杂音小、通话质量高、机键不易磨损、寿命长、障碍少和维护工作量小等优越性。1.3.电子交换半导体的发明以及随之而来的微电子技术的迅猛发展，冲击了几十年来进展缓慢的机电式电话交换机的结构，使之走向电子化。本世纪五十年代前后，人们开始把电子元器件应用到自动电话交换机上，称之为电子交换机。可是，一直未能得到大量的推广使用。只是在电子计算机迅速地发展起来之后，才使得电话交换技术跨入了程控电子交换机的时代。二、程控电话交换机把电子计算机技术应用到自动电话交换机上，以预先编好的程序来控制交换机的接续动作，出现了用电子计算机控制的自动电话交换机，称为“存储程序控制电话交换机”，简称为“程控电话交换机”。1965年5月，美国贝尔系统的1号电子交换机正式开通，成为世界上第一部投入使用的程控电话交换机。从此，开创了电话交换的新纪元。2.1.程控交换机的分类程控电话交换机也是由话路接续和公共控制两部分组成，属于间接控制方式。按其话路接续部分的方式，可分为空分制和时分制两类。(1)空分制程控交换机空分，即为空间分割。指的是在电话接续网路中，各个用户各占有一定空间的排列位置。两个用户通话时，必须在交换网路中占有一条专用的通话通路，一直用到通话终了。通常，空分制程控交换机被称为模拟式程控交换机。(2)时分制程控交换机时分，即为时间分割。指的是在电话接续网络中，多个用户的通话电路共用一个公共的通路，而在时间上有先后。但每对用户在通话时都不是连续的，而是一瞬间通，一瞬间断。从理论和实践都证明，只要这种通断的速度比通话的频率高一倍以上，通话的人就感觉不到通话的时断时续，听到的是完整的话音。时分制程控交换机应用了现代的数字技术，故称为数字式程控交换机。2.2.程控交换机的优点(1)技术方面a.程控交换机能提供很多新的用户服务功能。例如：缩位拨号、热线服务、呼出限制、闹钟服务、呼叫等待、呼叫转移、遇忙回叫，免打扰服务、缺席用户服务、三方通话以及恶意呼叫追查等等。程控交换机可以通过软件来实现。用户只要向电话局申请登记，即可享受各种服务；b.程控交换机可以通过故障诊断程序对故障进行检测和定位，因而，维护方便；c.程控交换机可以自动收集有关服务的各种数据，有效地进行运行管理；d.程控交换机对于不同的外部条件的需求，可以通过改变软件来满足。例如：电话号码升位、计费方式改变以及路由的选择等方面，表现出很强的灵活性；e.程控交换机由微处理机快速处理和编制信号，便于采用公共信道信号系统，使得信号容量大，传递速度快；f.程控交换机便于利用电子技术的最新成果，发挥其技术上的先进性。(2)经济方面a.程控交换机主要采用电子器件，节省金属和生产费用，有利于降低成本；b.体积小、重量轻，占用机房面积小，对基建要求低，降低了机房造价；c.由于检测和诊断故障自动化，减少了维护工作量和维护费用。(3)数字式程控交换机的突出优点a.不仅在控制设备中，而且在交换网路中都使用了大规模集成电路，导致交换技术与计算机技术的直接合并；b.使交换机的体积进一步缩小；c.可以采用脉冲编码方式(PCM)进行数字传输，提高传输质量；d.易于实现模块化技术，可以做到初装容量很小而终装容量很大的交换局；e.易于实现无阻塞交换网络，易于实现无衰减交换，易于对话音保密；f.利于通信网向高质量、高速度、多业务、高度自动化的综合业务数字网(ISDN)方向发展。三、程控交换技术的发展趋势电话交换机自应用程控技术以来，发展是迅速的。早期以空分程控为主。1970年在法国开通了世界上第一台E10型数字程控交换机，使交换技术进入了一个新的阶段。从当前来看，交换机采用存贮程序控制是公认的最好方式，而在话路上则趋向于采用数字交换方式。世界上很多国家在发展数字交换机时，在开始阶段，首先引入没有用户电路的数字交换机汇接机或长途交换机，而市话数字交换机只是在选组级实行时分数字交换，用户级一般采用空分，集中后进行模数转换，再由PCM连至选组级。只有在微电子技术进一步发展，大规模集成电路价格降低之后，才纷纷出现包含市话系统在内的全数字的数字交换机。程控交换技术的发展可以归结为如下几个方面：a.软、硬件设计采用模块化。软件广泛采用国际电报电话咨询委员会(CCITT)建议的高级语言；b.提高控制的分散程度，逐步走向全分散控制方式；c.减少用户电路的体积，降低其成本，进一步提高用户电路的集成化；d.交换网络大部分采用TST网络结构。其存贮器的存取速度已能满足1024个时隙甚至对4096个时隙的交换，使得交换网络做到成本低、体积小、布线少、控制简单；e.应用大规模集成电路，微处理机已采用16位，甚至32位机；f.扩充开发支援系统，进一步提高程控交换机硬件、软件开发的自动化程度；g.逐步采用光纤技术。不仗是交换机之间采用光纤技术，而且在交换机本身也逐步采用光交换技术。四、我国电话网结构的发展 长期以来，我国电话网采用的是五级交换等级结构(四级长途交换中心和CS端局)，这在我国网络发展的初级阶段是适应的。这种结构在电话网从人工向自动、模拟向数字过渡中起到了较好的作用。但随着通信事业持续高速的发展，网络规模越来越大，数字化程度越来越高，新技术、新业务层出不穷，多级交换结构带来了不少弊端，如转接段数多，接续慢，延时长，传输衰耗大，接通率低，可靠性差，不能满足大容量的发展，不利于新技术新业务的发展等。4.1.长途电话网的演变 我国长途电话网络结构由四级向二级过渡，即将原来的C1，C2合并，C3，C4合并。将汇接全省转接(含终端)长途话路的交换中心设为一级(用DC1表示)，将主要汇接本地网终端长途话务的交换中心设为一级(用DC2表示)。DCl交换中心之间以及DC2交换中心之间采用多手段、多路由的传输电路以基干路由相连，即DCl之间以基干路由网状相连，省内DCl之间以网状或不完全网状相连，同时辅以一定数量的跨区高效路由与非本省的交换中心相连。DC2与本省所属的DCl之间均以基干路由相连。 DCl设置在省会城市，至少应设置一个，兼做本地网内的DC2功能，对长途话务量较大的省会城市也可另设置DC2 o DC2一般设置在本地网的中心城市，一般情况下，一个本地网单独设置一个长途交换中心，也可与省内地理位置相邻的本地网共同设置一个长途交换中心；当长途话务量足够大时，本地网内可设置两个或两个以上DC2长途交换中心。 长途二级网分平面实施“固定无级”的选路原则，即分别在高平面网省级交换中心DCl之间以及省内的DC2之间引入固定无级选路。“固定”是指选路计划是固定的，指在路由选择时，按预先制定的路由和顺序进行选路，一直不变。“固定”是相对“动态”而言，动态选路计划指，路由选择序列可以变化，它可以分为时间相关的选路、状态相关的选路和事件相关的选路等。“无级”是指选路结构，即指在同一平面的呼叫进行迁回路由选择时，各交换中心不分等级。它与无线网并非一个概念，无级网是指网路中所有的节点为一个等级。我国长途电话网最终将演变成动态无级网。4.2.本地电话网结构的演变 我国近几年电话网路结构的变化，基本形成了以地市以上城市为中心的扩大本地电话网，即以地市及所辖县的行政X划分范围组成本地网，采用同一长途区号。但由于近年来本地电话网规模和容量增长很快，扩大的本地电话网大部分ASU和CDMU都需要这些时钟。被用来在多个ASU和CDMU之间传送数据的信元数据总线是一个16位的通用总线。教据信元总线上的数据格式包括53个八位组ATM信元和为自选路由与识别各ASU用的路由标识符。控制总线是一个VME总线，用来在ASU和CDMU间传输IPC信息。五、电话网的展望随着通信技术的快速发展，电话网也将迎来新的技术发展，固定电话作为最传统、最基本的电信业务，对推动我过经济发展起到了很大的作用。随着技术的发展和人们对信息量需求的增加，宽带数据、网络服务将成为电信也发展的主流，但不可否认，传统电话业务仍将是人们对通信的基本需求。从发达国家的通信发展过程来看，当话机普及率达到一定水平，人们的基本通话需求得到满足后，才对新的业务种类有更高需求，虽然我国滇西发